Energía de 48 V y sensores para robots humanoides

Allegro MicroSystems lanza nuevas arquitecturas de energía de 48 V y sensores de movimiento de precisión desarrollados para aplicaciones de Inteligencia Artificial Física (PAI). Las soluciones integradas están diseñadas para abordar las limitaciones de tamaño, peso y seguridad en la robótica humanoide y los entornos colaborativos humano-robot.

Avances en la integración de fuentes de alimentación de 48 V en arquitecturas confinadas
Los robots humanoides utilizan cada vez más arquitecturas de bus de 48 V para minimizar la masa del cableado y reducir las pérdidas resistivas en todas sus estructuras mecánicas. Sin embargo, reducir de manera segura voltajes más altos en espacios restringidos plantea importantes desafíos térmicos y espaciales. El circuito integrado de gestión de energía (PMIC) A81481 aborda este obstáculo de ingeniería al gestionar las funciones de energía y seguridad directamente desde el bus de 48 V, eliminando la necesidad de pre-reguladores externos.

Empaquetado en un formato de 6 × 6 mm, el PMIC integra dos reguladores reductores (buck), cinco salidas de baja caída (LDO) y un sistema de diagnóstico de vigilancia (watchdog) de tres circuitos compatible con ASIL-D. Esta arquitectura de gestión directa de energía suministra a grupos de sensores distribuidos, simplifica el enrutamiento de la placa de circuito impreso y reduce la huella general del sistema y el costo de la lista de materiales (BOM) en aproximadamente un 50 por ciento.

Resolución de la precisión en articulaciones de alto par y las interferencias magnéticas
Los actuadores de alto par ubicados en los hombros, caderas y rodillas robóticas requieren un posicionamiento altamente preciso bajo un estrés mecánico constante. Los sensores de posición inductivos A17802 y A17803 mantienen la confiabilidad de la medición al tolerar las variaciones del entrehierro a través de una compensación en el chip y algoritmos de filtrado avanzados. Su inmunidad inherente a los campos magnéticos dispersos elimina la necesidad de un blindaje magnético pesado y que consume espacio, optimizando aún más el peso de la articulación. Para adaptarse a diseños de actuadores con fuertes restricciones de espacio, el A17803 está alojado en un paquete QFN ultracompacto.

Destreza de microarticulaciones para efectores finales robóticos
Para admitir la manipulación de microarticulaciones en manos y dedos robóticos, el portafolio utiliza tecnologías de estado sólido como una alternativa compacta a los resolvers tradicionales de alambre enrollado y los codificadores ópticos. El sensor angular de magnetorresistencia de túnel (TMR) CT310 ofrece una precisión angular inferior a un grado dentro de un paquete DFN de 2 × 2 mm, proporcionando una alta resistencia a la contaminación, los golpes mecánicos y los errores de excentricidad. Junto a este, el sensor de efecto Hall A33023 ofrece un procesamiento de baja latencia y configurabilidad de salida digital para admitir diagnósticos estrictos de seguridad funcional.

Sarcomere Dynamics Inc. está integrando estos controladores de movimiento y circuitos integrados (IC) de energía en su pinza robótica Scorpion.

"El control de movimiento preciso, la medición exacta y la gestión eficiente de la energía son esenciales para las aplicaciones de manipulación robótica avanzada", afirmó Harpal JS Mandaher, director ejecutivo de Sarcomere Dynamics Inc. "Planeamos continuar esta colaboración con nuestra ARTUS Dex de próxima generación, una mano robótica de 24 grados de libertad diseñada para ofrecer una destreza casi humana en aplicaciones avanzadas de IA física".

"En los robots industriales estacionarios, el peso y el tamaño son una limitación menor, ya que se pueden utilizar cables de gran calibre, unidades externas grandes y sistemas de refrigeración líquida", señaló Andreas Friedrich, director sénior de tecnología y estrategia de Allegro MicroSystems. "En los robots humanoides autónomos con más de 30 grados de libertad, cada gramo y cada milímetro cuentan. Al combinar la gestión de energía de 48 V, controladores robustos y sensores compactos inductivos y TMR, proporcionamos componentes tecnológicos integrados diseñados para maximizar el par y controlar tolerancias mecánicas estrictas".

Contexto adicional
Esta sección detalla las especificaciones técnicas y la evaluación comparativa competitiva que no se incluyen en el comunicado de prensa original.

En el sector de la robótica autónoma, el cambio a la distribución de energía de 48 V se está estandarizando entre los desarrolladores que buscan optimizar la relación potencia-peso. El PMIC Allegro A81481 compite con controladores reductores (buck) de 48 V altamente integrados y soluciones de gestión de energía de Texas Instruments y Analog Devices. Si bien los competidores se centran con frecuencia en soluciones integradas de GaN de alta eficiencia para accionamientos de motores, la integración directa de Allegro de los diagnósticos de seguridad ASIL-D junto con los reductores duales y las salidas LDO se dirige específicamente a los estrictos requisitos de seguridad funcional de la robótica colaborativa que opera cerca de humanos.

Para la detección de posición angular, la tecnología XtremeSense TMR compite directamente con los sensores TMR de Melexis e Infineon Technologies. La inmunidad a los campos magnéticos dispersos se ha convertido en un punto de referencia principal para los codificadores de articulaciones robóticas. La integración de Allegro de compensación en el chip para variaciones de entrehierro proporciona una ventaja medible al reducir el tiempo de calibración durante el ensamblaje robótico en comparación con los codificadores ópticos tradicionales, que requieren entornos operativos limpios y una alineación mecánica altamente precisa.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

www.allegromicro.com